JP2005501467A - Method and apparatus for W-CDAM handoff search - Google Patents
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Abstract
【課題】W−CDAMハンドオフ検索のための方法および装置
【解決手段】W−CDMAなどの非同期システムにおける改良されたハンドオフ検索のための技術が開示されている。一態様において、隣接コードリストが既知である場合、2ステップの検索手順が使用される。第1のステップにおいて、受信信号はスロットタイミングコードによって相関されて、1つ以上のパイロットとそれと関連するスロット境界とを位置決めする。第2のステップにおいて、受信信号は、第1のステップでパイロットによって識別されたスロット境界においてコードリストの各々によって相関されて、パイロットコードと各パイロットと関連するフレームタイミングとを識別する。本発明の種々の態様もまた示されている。これらの態様は、取得スピードの増大、より高品質の信号送信、データスループットの増加、電力低下、および改良された全システム容量をもたらす、検索時間の短縮という利点を有している。Methods and apparatus for W-CDAM handoff search United States Patent Application 20070228305 Kind Code: A1 Techniques for improved handoff search in asynchronous systems such as W-CDMA are disclosed. In one aspect, if the neighbor code list is known, a two-step search procedure is used. In a first step, the received signal is correlated by a slot timing code to locate one or more pilots and their associated slot boundaries. In the second step, the received signal is correlated by each of the code lists at the slot boundaries identified by the pilot in the first step to identify the pilot code and the frame timing associated with each pilot. Various aspects of the invention are also shown. These aspects have the advantage of reduced search time resulting in increased acquisition speed, higher quality signal transmission, increased data throughput, reduced power, and improved overall system capacity.
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は一般的に通信に関し、より具体的には、W−CDMAハンドオフ検索(handoff searching)のための新規かつ改良された方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無線通信システムは広く用いられて、音声およびデータなどの種々のタイプの通信を提供している。これらのシステムは、符号分割多重アクセス(CDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、あるいは他の変調技術に基づいていてもよい。CDMAシステムは、システム容量の増大を含む、他のタイプのシステムに一定の利点を提供している。
【0003】
CDMAシステムは、(1)「デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラーシステム用のTIA/EIA−95−B移動局−基地局互換基準」(IS-95基準)と、(2)「第3世代パートナーシッププロジェクト(3rd Generation Partnership Project)」(3GPP)と称されるコンソーシアムによって提供され、かつ文書番号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213、および3G TS 25.214を含む1セットの文書において具現化されている基準(W−CDMA基準)と、(3)「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)と称されるコンソーシアムによって提供され、かつ「cdma2000スペクトル拡散システム用のC.S0002−A物理層基準(C.S0002-A Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems)」、「cdma2000スペクトル拡散システム用のC.S0005−A上層(層3)シグナリング基準(C.S0005-A Upper Layer(Layer 3)Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems)」、および「C.S0024 cdma2000高率パケットデータエアインタフェース仕様(C.S0024 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification)」(cdma2000基準)と、(4)他の基準などの、1つ以上のCDMA基準をサポートするように設計されていてもよい。
【0004】
擬似ランダム雑音(PN)シーケンスは一般的に、送信パイロット信号を含む送信データを拡散するためにCDMAシステムにおいて使用される。PNシーケンスの信号値を送信するのに必要な時間はチップとして知られており、チップが変化するレートはチップレートとして知られている。CDMA受信機は一般的にレーキ(RAKE)受信機を用いている。レーキ受信機は一般的に、1つ以上の基地局からの直接かつマルチパスのパイロットを位置決めする(locating)ための1つ以上のサーチャ(searchers)と、これらの基地局からの情報信号を受信および結合するための2つ以上のマルチパス復調器(フィンガ)とから成っている。
【0005】
受信機がこれのPNシーケンスを基地局のものに調整しなければならないという要件は、直接シーケンスCDMAシステムの設計に固有である。例えば、IS−95において、各基地局/加入者ユニットは全く同一のPNシーケンスを使用する。基地局は、独特のタイムオフセットをこれのPNシーケンスの生成において挿入することによって他の基地局から自身を識別する(全基地局は64チップの整数倍でオフセットされる)。加入者ユニットは、少なくとも1つのフィンガを基地局に割り当てることによってその基地局と通信する。割り当てられたフィンガは、その基地局と通信するために、適切なオフセットをこれのPNシーケンスに挿入しなければならない。IS−95受信機は1つ以上のサーチャを使用してパイロット信号のオフセットを位置決めし、それによってそれらのオフセットを受信用フィンガの割当に使用する。IS−95システムは単一のセットの同相(I)および直交(Q)PNシーケンスを使用しているため、パイロット位置決めの1つの方法は、1つ以上のパイロット信号が位置決めされるまで、内部生成されたPNシーケンスを異なるオフセット仮説(hypotheses)によって相関すること(correlating)によってPN空間全体を単に検索することである。
【0006】
W−CDMAシステムなどの他のシステムは、一次スクランブリングコード(scrambling code)として既知である独特のPNコードを各々に使用する基地局を差分する(differentiate)。W−CDMA基準はダウンリンク(downlink)をスクランブリングするための2つのゴールド(Gold)コードシーケンスを定義しており、1つは同相成分(I)用であり、もう1つは直交(Q)用である。IおよびQのPNシーケンスは共にデータ変調のないセルを介して放送されている。この放送は共通パイロットチャネル(CPICH)と称されている。生成されたPNシーケンスは38,400個のチップの長さに切られる。38,400個のチップの周期は無線フレームと称されている。各無線フレームはスロットと称される15個の等しいセクションに分割されている。
【0007】
上記の、IS−95システムについて説明した方法でW−CDMA基地局を検索することが可能である。すなわち、PN空間全体は、512個の一次コードの各々につきオフセットごとに(それらのうちの38,400個)検索可能である。しかしながら、これは、このような検索が要する過剰な時間ゆえに実用的ではない。その代わり、W−CDMA基準は基地局に対して、2つの更なる同期チャネルと、一次および二次同期チャネルを送信するようにコールし、加入者ユニットの効率的な検索を支援する。結果として、W−CDMA検索は3ステップで実行可能であり、以下により完全に詳述する。
【0008】
初期取得について、3ステップのW−CDMA検索は、検索時間の短縮に関して、多大な性能の増大を、スクランブリングコードごとにPN空間全体を検索するという非実用的な代替案に対して提供する。隣接する基地局の一次スクランブリングコードが既知である場合、2つの方法のいずれかを使用してハンドオフ検索を首尾よく実行することが可能であるが、各々は、以下により詳細に識別される、検索時間に関する一定の欠点を示している。
【0009】
検索時間は、CDMAシステムの品質を判断する際に重要な判断基準である。検索時間の短縮は、検索をより頻繁に実行できることを意味している。従って、加入者ユニットは最良の使用可能セルをより頻繁に位置決めかつアクセスすることによって、基地局と加入者ユニットの双方によって低下した送信電力でしばしば良好な信号の送受信ができることになる。そしてこれは、(増加するユーザまたはより高い送信レートに対するサポートのいずれかに関して、または両方に関して)CDMAシステムの容量を増大させる。
【0010】
短縮した検索時間はまた、加入者ユニットがアイドルモードである場合に好都合である。アイドルモードにおいて、加入者ユニットは音声やデータを積極的に送信または受信していないが、システムを定期的に監視している。アイドルモードにおいて、加入者ユニットは、監視していない場合には低電力状態のままでもよい。検索時間の短縮によって加入者ユニットは、監視時間を少なくし、低電力状態の時間を長くできるため、電力消費を減少させ、かつスタンバイ時間を増大させることができる。
【0011】
検索時間の短縮の利点は明らかであり、ハンドオフ検索を含む、W−CDMAなどの非同期システムにおける検索と関連するいくつかの問題点が浮き彫りにされてきている。従って、ハンドオフ検索を含む、非同期システム用の改良された検索技術の必要性が当業界に存在している。
【発明の開示】
【0012】
[概要]
ここに開示されている実施形態は、W−CDMAなどの非同期システムにおける改良されたハンドオフ検索の必要性を示している。一態様において、隣接コード(neighbor codes)のリストが既知である場合には2ステップの検索手順が使用される。第1のステップにおいて、1つ以上のパイロットとこれと関連するスロット境界とを位置決めするために、受信信号はスロットタイミングコードによって相関される。第2のステップにおいて、パイロットコードと各パイロットと関連するフレームタイミングとを識別するために、受信信号は第1のステップでパイロットによって識別されたスロット境界においてコードリストの各々によって相関される。本発明の他の種々の態様もまた示されている。これらの態様は、取得スピードの増大、より高品質の信号送信、データスループットの増大、電力低下、および改良された全システム容量をもたらす、検索時間の短縮という利点を有している。
【0013】
本発明は、以下により詳細に説明されるような、本発明の種々の態様、実施形態、および特徴を実現する方法およびシステム要素を提供する。
【0014】
本発明の特徴、性質、および利点は、図面と関連してなされる以下の詳細な説明からより明らかである。図面全体において同一の参照番号は同一部分を示している。
【0015】
[詳細な説明]
図1は、多数のユーザをサポートし、かつ本発明の種々の態様を実現可能な無線通信システム100の図である。システム100は、1つ以上のCDMA基準および/または設計(例えば、W−CDMA基準、IS−95基準、Cdma2000基準、HDR仕様)をサポートするように設計されてもよい。簡潔に言うと、システム100は、2つの加入者ユニット106と通信している3つの基地局104を含むように示されている。基地局およびこれのカバレージエリアはしばしば「セル」と総称される。IS−95システムにおいて、セルは1つ以上のセクタを含んでいてもよい。W−CDMA仕様において、基地局の各セクタおよびセクタのカバレージエリアはセルと称される。ここで使用されているように、基地局という用語は、アクセスポイントという用語と交換可能に使用することができる。加入者ユニットという用語は、ユーザ機器(UE)、移動局、加入者局、アクセス端末、リモート端末という用語、または当業界で既知の他の対応する用語と交換可能に使用することができる。移動局という用語は固定無線アプリケーションを含有している。
【0016】
実現されているCDMAシステムによると、各加入者ユニット106は所与のモーメントでフォワードリンク上で1つの(または可能ならば複数の)基地局104と通信してもよく、加入者ユニットがソフトハンドオフであるか否かによってリバースリンク上で1つ以上の基地局と通信してもよい。フォワードリンク(すなわちダウンリンク)は、基地局から加入者ユニットへの送信のことであり、リバースリンク(すなわちアップリンク)は、加入者ユニットから基地局への送信のことである。
【0017】
明確に言うと、本発明を説明する際に使用される例は、基地局を信号の発信器として、加入者ユニットをそれらの信号、すなわちフォワードリンク上の信号の受信機および取得器としている。当業者は、基地局ならびに加入者ユニットがここに説明されているデータを送信するために提供され、かつ本発明の態様がこれらの状況にも適用することを理解するであろう。「例示的」という用語はここでは包括的に使用されて、「例、事例、または図示である」ことを意味している。「例示的」とここで説明されている任意の実施形態は必ずしも、他の実施形態に対して好ましく、または好都合のものと構成されているわけではない。
【0018】
W−CDMA検索は3ステップの手順を使用して実行可能であることを想起しよう。ステップ1において、加入者ユニットは、一次同期チャネルの成分である、一次同期コード(PSC)を検索する。PSCは、各2,560チップスロットの最初の256個のチップ間に送信される固定の256チップシーケンスである。PSCはシステムのいずれのセルにおいても同じである。PSCは基地局の存在を検出するのに有用であり、一旦取得されると、スロットタイミングもまた取得される。
【0019】
ステップ2において、加入者ユニットは、二次同期チャネルをなす二次同期コード(SSC)を検索する。16個の256チップSSCがある。基地局は、フレームあたり15個のSSCを送信する(各スロットにつき1つのSSC)。15個のSSCの64個の独特のシーケンスがあり、各シーケンスは、64個のスクランブリングコードグループの1つと関連している。各基地局は、各スロットの最初の256個のチップにおいて、PSCに伴って1つのSSCを送信する(16個のSSCの各々とPSCは直交である)。1セットの64個のSSCシーケンスはコンマフリー(comma free)に選択される、すなわち、いずれのシーケンスも、他のシーケンスのいずれかの循環シフト(cyclic shift)、またはそれ自体の任意の非自明な循環シフトに等しくはない。この性質によって、加入者ユニットが、任意の15個の連続スロットで送信されたSSCのシーケンスを判断すると、フレームタイミングと、64個のSSCシーケンスのいずれが送信されたのかの両方を判断することができ、基地局が属するスクランブリングコードグループを識別することができる。各スクランブリングコードグループには8個のコードがあるために、候補数は8個に削減される。
【0020】
ステップ3において、ステップ2で識別された8個のスクランブリングコード候補が検索されて、どれが正しいコードであるかを判断しなければならない。これは、判断がなされるまで、IS−95について説明されたプロセスと同様のチップ単位の相関を実行し、複数のチップについてエネルギーを蓄積することによって実行される。
【0021】
一旦3ステップの検索手順が完了し、基地局が取得されていても、検索タスクは依然として進行中である。例えば、隣接する基地局は定期的に検索されて、もしあるならば、いずれがハンドオフに適しているかを判断しなければならない。既に取得されている基地局は、隣接リストとして知られている、潜在的にアクセス可能な基地局のリストを提供することができる。さらに、隣接リストにある基地局の一次スクランブリングコードが識別可能である。すなわち、同期システムにおいて、IS−95やcdma2000などの、隣接検索を実行するシステムにおける基地局のフレームタイミングが同期されている基準は非常に高速である。これは、各基地局の既知のフレーム境界周辺の小さなウィンドウのみが検索される必要があるからである。しかしながら、W−CDMAなどの非同期システムにおいて、隣接リストおよび関連スクランブリングコードについての知識は、フレームタイミングが未知であるために十分ではない。検索は非同期の隣接基地局を見つけるために依然として実行されなければならない。1つ以上の基地局がすでに取得されている一方での、隣接基地局の検索は、このような検索の目的の1つがハンドオフを容易にすることであるために、ここではハンドオフ検索と称される。しかしながら、ハンドオフ検索という用語は、ハンドオフが実際に生じる状況に限定されない。
【0022】
隣接基地局のフレームタイミングを取得するための2つの直通手順(straightforward procedures)は、上に称されたものを含んでいる。1つの手順は、各スクランブリングコードの38,400個のチップの空間全体を検索することである。仮説ごとに、加入者ユニットは、雑音の平均を下げる(average down)ことによって検出の可能性を増大させるために、一定数のチップを統合する必要がある。初期取得には非実用的であるが、この方法は、隣接リストに含まれているようなスクランブリングコード数が比較的少数である場合には有用である。
【0023】
第2の方法は上記の3ステップの検索手順を実行することである。第1に、スロットタイミングはPSCの検索によって取得される。第2に、フレームタイミングは、8個の仮説のうちの最大1個にスクランブリングコードを絞り込むことはもちろんSSCの検索によって取得される。場合によっては、隣接リストは比較的小さく、それゆえに潜在的なスクランブリングコード数がスクランブリングコードの総数のサブセットであるために、SSCの学習は、いずれのスクランブリングコードが送信されているかを識別するために十分である。あるいは、少なくとも、1セットの仮説はSSCシーケンスによって識別された8個から削減されてもよい。第3に、各残存仮説について、加入者ユニットは、第2のステップで識別されたフレーム境界周辺の小さなウィンドウにおけるスクランブリングコードを検索する。各ステップの検索は加入者ユニットに対して、雑音の平均を下げ、かつ検出の可能性を増大させるために一定数のチップの統合を要している。
【0024】
上記の2つの方法のいずれかを使用することにはある欠点があり、これはハンドオフ検索に必要な全検索時間に影響を及ぼす。第1の方法は38,400個の仮説を検索するがゆえに、雑音による誤検出の機会が増大する。上記の通り、これに対処するには、加入者ユニットは所望の可能性レベルを達成するために多数のチップを統合する。このタイプの統合は複数のフレームを含有する隣接検索を必要としてもよい。さらに、ハンドオフ検索においては、一般的に少数の最強隣接セルのみが望ましい。しかしながら、第1の方法の使用は、少数の最強セルを検出するために隣接リスト全体の検索を必要としている。すなわち、検索時間は、最強の隣接セル数ではなく、全隣接セル数によって線形にスケーリングされる。
【0025】
第2の方法は、少数の強い候補を識別するために全隣接リスト検索を必要とするという欠点がない。これは、ステップ1で受信された最強PSCが最強候補に対応しているために、少数の強い候補のみが、後続のステップ2および3での検索を要するからである。しかしながら、PSCおよびSSCは、2,560チップスロットの最初の256個のチップ間でのみ送信されることを想起しよう。従って、ステップ1および2の双方において、多数のチップを統合するために、加入者ユニットは統合する256個のチップごとに、2560個のチップを待機しなければならない。さらに、一次および二次同期チャネルは一般的に一次スクランブリングコードよりの低い強度で送信され、それに直交ではない。これらの更なる要因は、所望の性能レベルを達成するために統合に必要な時間を増大させる。SSCを識別するステップ2は、ステップ1に戻って2つ以上のスロット仮説について反復される必要があり、それによって全ハンドオフ検索時間を増大させるために、統合時間の増大により影響しやすい。
【0026】
本発明の種々の実施形態が上記の2つの検索方法の態様を組み合わせて、いずれかの方法のみを使用することの欠点を回避するハンドオフ検索を実行する。図2は、ハンドオフ検索を実行する1つのこのような実施形態の方法のフローチャートを示している。ブロック210において、加入者ユニットは隣接基地局の一次スクランブリングコードを受信する。次のブロック220および230は、加入者ユニットが如何にコードを知るのかに関係なく、既知の一次スクランブリングコードを検索するための2ステッププロセスを定義している。以下の実施形態はW−CDMAシステムに関して説明されているが、本発明の原理は、スロットタイミングを識別するためのコードと、そのフレームタイミングの開始がフレーム内のスロットのうちの1つに対応しているパイロットコードとを採用する任意の可能なシステムに等しく適用する。
【0027】
ブロック220に示されている第1のステップは、上記の3ステップの検索プロセスのステップ1を実行することからなっている。PSCを検索することによって、少数の最強セルのスロットタイミングが取得可能である。プロセスにおいて、考慮するには非常に弱いそれらのセルは排除される。このステップの実行によって、少数の最強セルを含んでいるサブセットのみが所望されている場合に隣接リスト全体の完全な検索を実行する必要性が回避される。このステップの完了後に、加入者ユニットは、複数の候補基地局のパイロットのスロットタイミングを知ることになる。各フレームに15個のスロットがあるために、スロットタイミングを知ることによって、各パイロットの15個のフレーム仮説に対するフレームタイミングの不確定性が減少する。
【0028】
ブロック230に示されている第2のステップは、隣接リスト内のコードの各々を使用して15個のスロットの各々をテストすることによって各パイロット仮説を検索することである。(弱いセル、または未受信のセルに対応する)他のコードもまたリストにある可能性があるが、隣接リストは、候補基地局のパイロットの一次スクランブリングコードを最も含みやすい。リスト内の各コードについて、フレーム境界が検出される(あるいは15個のスロットがテストされていて、コードがパイロットにおいて検出されなくなる)まで、小さなウィンドウが、第1のステップで識別された各スロット境界周辺で検索される。プロセスは、ステップ1で検出されたサブセットにおける全パイロット仮説(すなわち基地局候補)が一次スクランブリングコードと取得されたフレームタイミングとによって識別されるまで反復される。
【0029】
ステップ1で検出された信号が隣接リスト(あるいは検索用の既知の基地局のリスト)にあるのではなく基地局からのものである場合には、加入者ユニットは多数のステップのうちの1つを採ることができる。加入者ユニットは、基地局はリストにないために、それを無視することができる。あるいは、基地局が識別されるまで、上記の3ステップの検索プロセスの最後の2つのステップによって継続してもよい。加入者ユニットは基地局にすでに通信中であるというメッセージを送信して、新たな候補によって隣接リストを更新してもよい。
【0030】
図3は、図2において上記されているステップ220の実施形態を示している。ステップ220は、潜在的な隣接パイロットのリストとそれらの対応するコードが既知である場合に隣接パイロットを位置決めするための2ステップの検索プロセスの第1のステップであることを想起しよう。ステップ310において、(例えば、図6に示されており、以下に詳述されるブロック620などのRFダウンコンバートブロックから受信された)入IおよびQサンプルは期間Mの間PSCによって相関される。Mは任意の時間値として定義されてもよいが、便宜的な選択としてはM個のチップ、M個のスロット、またはM個のフレームであろう。検索されている種々のパイロットが非同期であるために、全最強候補を検出するためには、2560個のチップを含んでいる1つのスロット全体における各オフセットを検索することが望ましい。一般的に、検索はチップ整合の不確定性を説明するためにハーフチップインクリメントで実行され、スロットにおいてテストする全仮説数はチップ数の2倍、すなわち5,120個である。比較的大きな値のMを選択することによって、増大した検索時間のトレードオフによって種々の仮説のより正確なエネルギー測定がもたらされる。PSCなどのシーケンスを入IおよびQサンプルによって相関するための種々の手段は当業界において既知であり、図3に示されているステップによって動作可能な一実施形態は図7に関して以下に詳述される。検索時間を短縮するために複数の相関器を並行して用いるための技術もまた当業界において既知である。
【0031】
ステップ320において、多数の最強パイロットJがステップ310の相関結果から位置決めされる。図2を参照して上述されているように、関連ハードウェアおよび検索時間を含む検索リソースを加入者ユニットに使用可能な最強パイロットに用いることは好都合である。1つの代替案は、Jを設定量に固定して、J個の最高パイロットのみを検出する(かつJ個未満のパイロットが位置決めされている場合は、全使用可能なパイロットを使用する)ために結果を分類することである。別の代替案は、最小のエネルギー閾値を使用して、その閾値を満たすか、それを越えるパイロットの総数を一致させるためにJを設定することである。さらに別の代替案は、実際に位置決めされているパイロットのエネルギーおよび/または数に従って最小閾値を変化させることである。位置決めされているJ個のパイロットは、上記の2ステップの検索プロセスの第2のステップであるステップ230において使用される。
【0032】
図4は、図2に上述されているステップ230の実施形態を示している。ステップ230は、潜在的な隣接パイロットのリストおよびそれらの対応するコードが既知である場合に隣接パイロットを位置決めするための2ステップの検索プロセスの第2のステップであることを想起しよう。図4において、4つのステップ410、420、430、および440は4個の入れ子状に重なったループ(nested loops)に対応している。別のステップにおいて入れ子状に重なっているステップは、他のステップに対応する外側のボックス内に配置されているボックスとして示されている。
【0033】
ステップ410において、2ステップの検索プロセスの第1のステップ230で決定されたJ個の最強パイロットの各パイロットjをテストして、隣接リスト内の基地局に対応するコードの1つ以上がパイロットjで送信されているか否かを判断する。一般的に、隣接基地局は非同期であるために、1つの基地局のみがパイロットjで検出される可能性がある。しかしながら、2つの隣接基地局が一時的に同期であってもよく、それによって実施形態の設計者が、位置決めされているパイロットjごとに2つ以上のパイロットコード検索を望んでもよい。あるいはまた、そのイベント発生の可能性が低い場合、一旦単一の基地局がパイロットjと関連すると、設計者はそれに対するテストを終了してもよい。上記の両方の代替案の詳細は、図5で説明されている実施形態において以下に提供される。
【0034】
ステップ420はステップ410内に入れ子になっている。隣接リストのうちの最高K個の構成要素の各コードkについて、コードkがパイロットjに存在しているか否かを判断するためのテストが実行される。2個以上のパイロットが一時的に他の基地局と同期している状況を説明するために、全K個のテストが単一のパイロットjに対して実行されてもよい。この実施形態のいくらか強力な展開において、ステップ420は各パイロットj上の各コードkで適用可能である。しかしながら、コードkがすでにテストされたパイロットj上で存在していることが検出された場合、各基地局は独特のパイロットを送信するために、そのコードは後続のパイロットに対してテストする必要はない。展開においてこれを考慮すると、1つ以上のコードkは1つ以上のパイロットjと関連しているために、数字Kはステップ420の次のラウンドについては削減され、必要な検索時間を短縮する。
【0035】
ステップ420の各ラウンドにおいて、コードkはパイロットjについてテストされる。K個の隣接コードのすべてのテスト後に、コードがパイロットjに位置決めされていない場合、パイロットは隣接リストのコードのうちの1つに対応していない。加入者ユニットは多数の方法でこの状況に対処可能である。1つの方法は、単にパイロットjを無視して、ステップ410における次のパイロットのテストに進むことである。あるいはまた、従来の3ステップのWCDMA検索を実行して、パイロットjがいずれの基地局に対応しているかを判断してもよく、またその情報はシステムに中継されて新たな基地局を隣接リストに追加してもよい。可能性に応じて、隣接リストに含まれていない隣接基地局へアクセスする加入者ユニットの特定のシステム展開において、上記の代替案のいずれかがシステム設計者によって選択されてもよい。
【0036】
ステップ430はステップ420内に入れ子になっている。J個の最強パイロットの各パイロットjを位置決めすることもまた、そのパイロットのスロットタイミングを決定するということを想起しよう。ステップ430がサブステップであるステップ230において、フレームタイミングは、各パイロットと関連しているコードkとしても決定される。従って、最高15個のスロットの各スロットiはコードkごとにテストされなければならない。テストされた15個のスロットは必要最大数であることに注目すべきである。15個のスロットがテストされる前にコードkが位置決めされる場合、コードおよびフレームタイミングは既に決定されている。従って、一旦任意のスロットiがコードkによって識別されると特定のコードkについてステップ430を継続する必要はない。また、この実施形態のいくらか強力な展開はコードkごとに全15個のスロットをテストするであろうが、一旦フレームタイミングが決定されてステップ430がコードkについて終了する場合、検索時間は短縮される。全15個のスロットがテストされてもコードkが位置決めされない場合、パイロットjが、パイロットjを送信する基地局と関連していないと判断され、ステップ420における次のコードkがテストされる。
【0037】
ステップ440はステップ430内の入れ子になっている。このステップにおいて、ステップ220でパイロットjによって識別されたスロット境界を囲むウィンドウが検索される。この検索は、検索ウィンドウの各仮説においてコードkを相関することによって実行される。一般的にウィンドウは、当業界で既知の相関技術を使用してハーフチップインクリメント(half-chip increments)で検索される。各仮説は期間Nの間相関される。また、Nは任意の時間測定であってもよいが、便宜的な選択としてはチップ、スロット、またはフレームである。比較的大きな値のNを選択することによって、増大した検索時間のトレードオフによって種々の仮説のより正確なエネルギー測定がもたらされる。コードkなどのシーケンスを入IおよびQサンプルで相関するための種々の手段は当業界において既知であり、図3に示されているステップによって動作可能な一実施形態は図7に関して以下に詳述される。検索時間を短縮するために複数の相関器を並行して用いるための技術もまた当業界において既知である。基地局によって送信されたパイロットが連続して送信され、コードkの検索はチップの連続ストリームからのエネルギーを蓄積可能である点に注目すべきである。従って、明確にするために並列サーチャはともかくとして、N=2,560個のチップを累算するという例は2,560チップ時間の期間を必要とする。反対に、PSCは各2,560チップスロットの最初の256個のチップにおいてのみ送信されるので、ステップ220においてM=2,560個のチップを累算するには25,600チップ時間を必要としている。フレーム対スロットの同一の10:1という比は上記のSSC検索について保持される。これは、SSCコードを検索するのに時間をかけることと比較して、コードkなどのパイロットコードを検索するのに時間をかけることの利点の1つであること(本発明で必要でないステップ)を想起しよう。本例に並列サーチャを追加することは、算出されたチップ時間を変更するが、相対的な利点は同じままである。
【0038】
スロット境界周辺のウィンドウを検索するという利点は、ドップラーすなわちドリフトによるオフセットの変化、正確なスロットタイミングについての不確定性、および単一の基地局に対応するマルチパス信号の位置決めに対する緩和を含んでいる。しかしながら、ウィンドウサイズの増大は検索時間の増加となる。この実施形態はウィンドウィング(すなわち1のウィンドウサイズ)なしで展開可能であり、ステップ440は単一の相関ステップとなる。任意のウィンドウサイズが本発明の範囲内で用いられてもよい。
【0039】
ステップ440は、ウィンドウ検索中いつでも、オフセットが十分なエネルギーで位置決めされる場合に終了可能である。検索の終了は当然検索時間を短縮する。一旦所定数のマルチパス信号が閾値より上で位置決めされるとウィンドウ検索を終了するなどの、他の種々の終了アルゴリズムが当業者に明らかであろう。あるいは、ウィンドウ全体が、パイロットが位置決めされているか否かの判断なしで検索されてもよい。ウィンドウ検索が完了した後、1つ以上のパイロットおよび関連マルチパス信号の検出についての決定が、ウィンドウ内の各仮説から算出されたエネルギーでのピーク検出および/または分類プロセスを使用してなされる。
【0040】
図5は、上記の2ステップの検索プロセス230の第2のステップの実施形態を詳述するフローチャートを示している。破線のボックスは、上記のステップ410〜440に対応するフローチャートの部分を示している。ステップ440はステップ530〜544を含んでいる。ステップ430はその中に入れ子になっているステップ440ならびにステップ520〜524を有している。ステップ420はその中に入れ子になっているステップ430ならびにステップ510〜518を有している。ステップ410はその中に入れ子になっているステップ420ならびにステップ500〜506を有している。
【0041】
プロセスはステップ500で開始し、ここでjをゼロに設定してパイロットループを開始する。判定ブロック502に進んで、jがJと等しいか否かをテストする。jがJに等しい場合、J個の最強パイロットの各々がテストされるとループは完了する。検索完了ブロック504に進む。jがJと等しくない場合、パイロットjをテストして、もしあれば、隣接リストのコードのうちのどれがパイロットjに対応しているかを判断しなければならない。ブロック510に進んで、入れ子になっているステップ420を開始してパイロットjをテストする。
【0042】
ブロック510において、kをゼロに設定してコードループを開始する。判定ブロック512に進んでkがKに等しいか否かを判断する。等しければ、隣接リストにおいてテストされるために残っている全コードがパイロットjについてテストされている。判定ブロック514に進む。判定ブロック514において、隣接リストからの1つ以上のパイロットがパイロットjに位置決めされていた場合、パイロットおよびフレームタイミングが決定されて、ブロック506に進む。ブロック506において、jは1だけデインクリメントされて、フローはブロック502に進み、J個の最強パイロットのいずれかがテストされるために残っていればテストする。判定ブロック514において、テストされたK個のコードのうちのコードkがパイロットjに位置決めされていない場合、パイロットjは隣接リストに示されていない基地局からのものである。ブロック516に進んで、上記のような状況に適切な動作をする。一例は、3ステップのWCDMA検索を完了していずれのコードがパイロットjにあるかを判断することである。続いて、コードがシステムに折り返し報告されて、隣接リストに追加されてもよい。あるいはまた、パイロットjは隣接リストに含まれていない場合には無視してもよい。適切な動作がなされると、ブロック506に進んで、jをインクリメントし、いずれかの追加パイロットがブロック502においてテストを必要としているか否かをテストする。パイロットjが隣接リストのK個の構成要素のいずれにも対応しないと分かった時に何の動作もしないようシステムを設計する場合、ステップ514および516は削除してもよく、kがKと等しい場合には判定ブロック512からのフローは直接ブロック506に進む。
【0043】
判定ブロック512において、kがKと等しくない場合、追加コードはパイロットjでのテストのために残存する。ブロック520に進んで、入れ子になっているステップ430を開始してコードkをテストする。ブロック520において、iをゼロに設定してスロットループを開始する。上記のように、15個のスロットの各スロットは、スロットが一致するか、全15個がなくなるまで、パイロットjでコードkによってテストされなければならない。判定ブロック522に進んで、iが15に等しいか否かを判断する。等しい場合、全15個のスロットはテストされており、コードkはパイロットjには位置決めされていない。ブロック518に進んで、kを1だけインクリメントする。ブロック518から判定ブロック512に進んで、追加コードがパイロットjについてテストが必要ならばテストする。
【0044】
判定ブロック522において、iが15でない場合、ブロック530に進んで、入れ子になっているステップ440を開始して、スロットiをテストする。ブロック530において、wを−Wに設定してウィンドウループを開始する。このループにおいて、wはウィンドウのオフセットを表しており、−WからW−1の範囲となる。種々のウィンドウィングスキームが当業者に明らかであり、本発明の範囲内である。判定ブロック532に進んで、wがWに等しいか否かをテストする。等しい場合、ウィンドウは完了し、判定ブロック534に進む。判定ブロック534において、パイロットjのスロットiでのコードkに対応する1つ以上のパイロットが検出されたか否かをテストする。検出されていなければ、ブロック524に進んで、iを1だけインクリメントして、判定ブロック522に進んで、追加スロットがテストされるために残存しているか否かを判断する。
【0045】
ブロック534において、1つ以上のパイロットが、パイロットjのスロットiでのコードkに対応するウィンドウにおいて検出された場合、フレームタイミングが15個のスロットのうちの1つと整合するにすぎないので、任意の追加スロットを検索する必要はない。従って、スロットループはコードkについて終了されてもよい。(この実施形態に対してわずかに簡潔であり、かつさらに強力な代替案は、たとえ1つのスロットが、フレームタイミングとコードを識別するために既に決定されていたとしても全スロットの検索を継続することである。概して、このような代替案を採用することは検索時間を増大させ、何ら性能利得はない。この代替案は図5には示されていない。)
さらに、1つのパイロットはマルチパス伝搬による多重オフセットで受信されてもよいが、その1つのパイロットのみがコードkを使用して送信される。残存しているJ個のパイロットのいずれかについてのテストにおいて、一旦位置決めされると、コードkの検索の必要性を排除するための種々の技術がある。結果として、後続の検索ステップはより少数のコード検索でよく、正味の検索時間は短縮される。
【0046】
テストされるJ個のパイロットの各々が独特の基地局から入ってくる場合、コードkがパイロットjについて位置決めされる。後続のパイロットでのコードkを検索する必要はない。しかしながら、ステップ1で位置決めされている最強パイロットのうちの2つ以上が実際に、単一の送信パイロット信号のマルチパス成分であることが可能である。最初のこのようなパイロットjで検出されたコードkがこのようなパイロットの残りにおいて検索されない場合、それらの残存マルチパスパイロットに対するコードは識別されない。パイロットが隣接リストから排除されたコードkに対応することを調べるためだけに、時間のかかる3ステップのWCDMA検索を開始してもよい。1つの解決法は、コードkが最初に検出されたパイロットjのマルチパスプロファイルの外側にあるパイロットのみに関する事項からコードkを削除することである(すなわち、同一の送信パイロット信号のマルチパス成分である可能性がないほど、そのオフセットがパイロットjからかけ離れているパイロット)。
【0047】
別の代替案は、伝搬環境に対して拡散された最大遅延をカバーするのに必要な全オフセットが含まれるように検索ウィンドウをサイズ設定することである。この代替案を使用して、コードkは1つのウィンドウ検索時に可能なマルチパスパイロット全てに対してテストされる。従って、実際にパイロットjのマルチパス成分である(したがってコードkも使用する)、テストされるために残存しているJ個のパイロットのいずれかがウィンドウ検索中に識別されて、コードkが後続の全検索から排除される。さらに、コードkが検索ウィンドウ内の別のオフセットに位置決めされ、そのオフセットが、テストされるために残存しているJ個のパイロットのうちの1つに対応する場合、そのパイロットは少なくとも1つのコードであるコードkと関連している。この場合、(図5には示されていない)オプションは、リストから後続のパイロットを排除し、Jを1だけインクリメントすることによって、全検索時間を短縮することである。このオプションは、上記のように、単一のパイロットに対応する複数のコードを検索することが望ましくない場合に用いられる。
【0048】
さらに別の代替案において、コードkがステップ1で検出されたスロット境界、または(ステップ1での検索以後に導入された分散を説明するための)境界周辺の小さなウィンドウにおいて検出されない場合、上記のように、マルチパスプロファイルに対応するより大きなウィンドウを検索してはならない。第1の成分が検出される場合には、追加のマルチパス成分を検索することが必要となるにすぎない。このように変化するウィンドウサイズを使用することは、コードkに対する全マルチパス成分を素早く検出するという柔軟性を提供し、それによって各コード/スロット仮説に対するより大きなウィンドウを検索するという大きな負荷を加えることなく、コードkと残存しているJ個のパイロットのうちの1つ以上を排除することによって検索時間を短縮することができる。このオプションは図5には示されていない。
【0049】
テストされているK個の隣接コードのリストからコードkを削除するために、ブロック536に進む。既存のスキームを用いてK個のコードのトラックを維持している場合、残存コードは1つにシフトダウンされるべきである。次いでKは1だけデクリメントされてもよい。残存コードはシフトされているために、もしあれば、テストする次のコードに既に示されているように、kをインクリメントする必要はない。当業界において既知の種々の他のループおよびインデックススキームが、本実施形態の例示的ループに代用されてもよい。これらの代用は本発明の範囲内である。ここでKは前より小さく、それに応じてステップ420の各後続の使用は、検索時間に関してより短縮されている。コードがパイロットと関連していると、残存パイロットの検索時間は短縮され続ける。(また、いくらか簡潔な、かつより強力な代替案は、追加パイロットjがコードkに対応しなくても、後続の全パイロットjのテストにおいて各コードを検索し、Kを不変に保つことである。上記のマルチパスパイロットに対処する技術を使用すると、このような代替案を用いることは検索時間を増加させ、なんら性能利得はない。この代替案は図5には示されていない。)
上記のように、この実施形態は、最初のコードkが単一のパイロットと関連しているとそれに対する追加コードを検索するように構成されてもよい。これは図5に示されており、フローがステップ536から判定ブロック512に進み、もしあれば、追加コードkがパイロットjでテストされる(パイロットは前のコードkと関連していると判断された)。(隣接リストが編集されて、Kがデクリメントされているためにkは更新されないことを想起しよう。このループでテストされたコードkはリストの最後である、すなわちkはk−1に等しく、ステップ536におけるKのデクリメントは、ステップ512が実行される際にkをKと等しくし、ループは終了する。)代替案はステップ536と506との間に破線で示されている。2つのコードが単一のパイロットjで非同期に存在するという可能性は非常に小さいと判断されるか、追加パイロットを無視することの効果は容認できると判断されると、一旦パイロットjが任意のコードkと関連すると、パイロットループは終了し、J個の最強パイロットの残りがテストされてもよい。従って、ステップ536と判定ブロック512間の実線は削除される。1つのパイロットが検出されると追加コードkをテストする必要はない。代わりに、ブロック506に進み。jを1だけインクリメントし、テストする残存パイロットがあるか否かを判断し、それに応じて進む。
【0050】
判定ブロック532においてwがWと等しくない場合、ステップ538に進んでオフセットw、スロットi、コードk、およびパイロットjをテストする。これは、オフセットj+2560(i)+wを算出することによって決定されたオフセットでのコードkによって入IおよびQサンプルを相関することによって実行される。オフセットjは、この2ステップの検索手順の第1のステップ220で決定されたパイロットjに対応するオフセットである。相関は、任意の期間であってもよい期間Nの間に進むが、相関時間の便宜的な測定はチップ、スロット、あるいはフレームである。オフセットwに対する相関が算出されると、判定ブロック540に進み、コードkでのパイロットjが検出されているか否かを判断する。一例は、受信エネルギーを算出してそれを閾値と比較することである。パイロットが検出されれば、ステップ542に進み、関連パイロットとコードがそれによって識別可能な方法でこのオフセットを記憶する。算出されたエネルギーなどの他のパラメータもまた記憶されてもよい。ステップ542での記憶の後、あるいは判定ブロック540でパイロットが検出されなかった場合、ステップ544に進み、wを1だけインクリメントし、判定ブロック532に進み、ウィンドウにおける追加オフセットがテストするために残存しているか否かを判断する。上述したように、2つ以上のマルチパス信号を位置決めしたり、ステップ220で決定されたスロットタイミングにおけるドリフト、すなわち不確定性を補償したりするためには、受容信号が位置決めされたとしてもウィンドウ全体を検索することが望ましいであろう。あるいはまた、ウィンドウループは、十分な数の信号(単一の信号のみも含む)が受容エネルギーによって位置決めされていると、早期に終了されてもよい。ウィンドウループを早期に終了することの詳細は図5には示されていないが、当業者には明らかであろう。
【0051】
ステップ540および542の代替案は、以下のように用いられてもよい(詳細は図5には示されていない)。各オフセットでのパイロットをテストするのではなく、ウィンドウ全体のエネルギーが算出されて記憶されてもよい。次いで、これらのエネルギーは、(当業界において既知の技術、または図7において以下に示されている実施形態を使用して)ピーク検出および分類されてもよい。もしあるならば、閾値を越える1つ以上のオフセットを使用して、コードkが位置決めされたこと、ならびにそれと関連するフレームタイミングを判断することができる。この技術はまた、当業界で既知である、介入なくウィンドウを検索するように設計された相関器、ならびに、一度に2つ以上のオフセットを相関するための並列サーチャの展開に寄与する。
【0052】
パイロット検出判定をするさらに別の代替案は、コードkに対応する多数の検出マルチパス成分からのエネルギーを結合して、結合エネルギーを閾値と比較することである。結合エネルギーが閾値を超えている場合、マルチパスの信号成分が必要閾値を超えていなくてもパイロットが検出される。
【0053】
図6は、上述されたような方法の実施形態との使用のために構成された、加入者ユニット106の実施形態を示している。加入者ユニットのコンポーネントのサブセットのみが示されている。信号がアンテナ610で受信されて、増幅、ダウンコンバージョン、およびサンプリングのためにRFダウンコンバートブロック620に送られる。CDMA信号をベースバンドにダウンコンバートするための種々の技術が当業界において既知である。RFダウンコンバートブロック620から、IおよびQサンプルがサーチャ630に送られる。サーチャ630はディジタル信号プロセッサ(DSP)640と通信している。DSPの採用に対する代替案は、別のタイプの汎用プロセッサ、またはDSPにおいて用いられてもよい、検索に関する種々のタスクを実行するように設計されている特殊ハードウェアを使用することを含んでいる。サーチャ630の機能に従って、DSP640は上記の方法において説明された種々のタスクを実行し、サーチャ630の残存タスクの性能を調整する。1つのサーチャ630のみが図6に示されているが、任意の数のサーチャが、本発明の原理に従って並列に実現可能である。サーチャ630はオフセットに対応するエネルギー値を最終的にはDSP640に送る。オフセットは、機能がサーチャ630に存在していれば、分類済みかつ検出済みピークとして送られてもよい。あるいは、最初のエネルギー値は、DSPでの更なる処理のために送られてもよい。
【0054】
図7は、サーチャ630の実施形態を示している。この実施形態を採用して、2ステップの検索方法220のステップ1に必要なPSC検索、ならびに2ステップの検索方法230のステップ2に必要とされるようなPN検索を実行することができる。IおよびQサンプルはフロントエンド710に送られて、間引き、コードドップラー調整、および周波数回転などの種々の手順が用いられてもよい。調整されたIおよびQサンプルは相関器720に送られる。IおよびQシーケンスは、シーケンス生成器730から相関器720に送られたシーケンスによって相関される。シーケンスはステップ220(あるいは関連ステップ310)を実行するPSCシーケンス、またはステップ230(あるいは関連ステップ440または538)においてコードkと関連するPNシーケンスでありうる。シーケンス生成器730からのシーケンスによってIおよびQサンプルを逆拡散し、テスト済みオフセットごとに1つまたは多数のチップの逆拡散されたIおよびQの合計を生成する種々の相関器が当業界において既知である。結果はコヒーレント累算器740に送られて、相関器720からのIおよびQの合計は別個に累算される(従って累算はコヒーレントである)。複数のテスト済みオフセットに対応する複数の出力を生成する相関器について、コヒーレント累算器740は複数のコヒーレント累算を生成および記憶することができる。上記の相関期間MまたはNの一部は、用いられているシステムのパラメータによってコヒーレントに生じる可能性がある。次いでコヒーレントなIおよびQ累算は二乗器750において二乗され(I2+Q2)、中間エネルギー値を生成し、結果は非コヒーレント累算器760に送られる。非コヒーレント累算器760は、ステップ1またはステップ2がそれぞれ処理されているか否かに応じて、相関期間MまたはNが経過するまでエネルギー値を累算する。また、複数のオフセット仮説を同時に処理する相関器について、非コヒーレント累算器760は複数のエネルギー累算をこれらの仮説について記憶することができる。次いで、非コヒーレント累算器760において算出されたエネルギー値はピーク検出および分類ブロック770に送られ、エネルギーピークが位置決めされ、これらのピークは分類されて、それらの関連オフセットによって最高から最低に至るエネルギーのリストを生成する。そしてこれらのピーク/位置決め対は、例えばDSP640に送られてもよい。
【0055】
種々のブロックがタイミングコントロールブロック780と通信しており、これは、コヒーレントおよび非コヒーレント累算のシーケンシングと、もし用いられていれば、複数のオフセット仮説テストに必要な他のコントロールとを提供する。他のサーチャの実施形態は、DSP640または上記のような特殊目的のハードウェアをなどのDSPにおいて実行された残存タスクを有する、図7についで説明されたブロックのサブセットを含んでいてもよい。種々の構成のサーチャが当業界では既知であり、かつ新たなサーチャが開発可能であり、これらのすべてを用いて、上記の実施形態において説明された結果を生成することができ、またこれらは本発明の範囲内にある。
【0056】
上記の全実施形態において、方法ステップは、本発明の範囲から逸脱することなく交換可能であることに注目すべきである。
【0057】
情報および信号は、種々の異なる技術および手法のいずれかを使用して表されてもよいことは当業者に理解されるであろう。例えば、上記の説明を通して参照されてもよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光フィールドまたは粒子、あるいはこれらの組み合わせによって表されてもよい。
【0058】
当業者はさらに、ここに開示されている実施形態と関連して説明されている種々の例示的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいは両方の組み合わせとして実現されてもよいことを認識するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、種々の例示的コンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップがそれらの機能性に関して概説されている。このような機能性がハードウェアおよびソフトウェアのいずれによって実現されるかはシステム全体に課される特定のアプリケーションおよび設計制約による。熟練者は上記の機能性を特定のアプリケーションごとに種々の方法で実現することができるが、このような実現の決定は、本発明の範囲からの逸脱をもたらすものとして解釈されるべきではない。
【0059】
ここに開示されている実施形態と関連して説明されている種々の例示的論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネント、あるいはここに説明されている機能を実行するために設計されているこれらの組み合わせによって実現または実行されてもよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、あるいはまた、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサはまた、コンピュータデバイスの組み合わせ、例えばDSPとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連する1つ以上のマイクロプロセッサ、あるいは他のこのような構成として実現されてもよい。
【0060】
ここに開示されている実施形態と関連して説明されている方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、あるいはこれら2つの組み合わせにおいて直接実現されてもよい。ソフトウェアモジュールはRAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD−ROM、あるいは当業界において既知である他の形態の記憶媒体に存在してもよい。例示的記憶媒体はプロセッサに接続しており、プロセッサは記憶媒体に対して情報を読み取りかつ書き込むことができる。あるいはまた、記憶媒体はプロセッサと一体であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体はASICに存在してもよい。ASICはユーザ端末に存在してもよい。あるいはまた、プロセッサおよび記憶媒体はユーザ端末の離散コンポーネントとして存在してもよい。
【0061】
開示されている実施形態の上記の説明によって、当業者は本発明をなし、または使用することができる。これらの実施形態に対する種々の変更は当業者には容易に明らかであり、ここに定義されている一般原理は本発明の主旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用可能である。従って、本発明をここに示されている実施形態に制限する意図はなく、ここに開示されている原理および新規の特徴に矛盾しない最大範囲を許容するものである。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】多数のユーザをサポート可能な無線通信システムの概略ブロック図である。
【図2】2ステップハンドオフ検索方法を示している。
【図3】2ステップハンドオフ検索方法の第1のステップの詳細な実施形態を示している。
【図4】2ステップハンドオフ検索方法の第2のステップの詳細な実施形態を示している。
【図5】さらに詳細なサブステップを備えている、2ステップハンドオフ検索方法の第2のステップの実施形態を示している。
【図6】本発明の例示的実施形態に従って構成された加入者ユニットの実施形態を示している。
【図7】本発明の例示的実施形態に従って構成されたサーチャの実施形態を示している。【Technical field】
[0001]
The present invention relates generally to communication, and more specifically to a new and improved method and apparatus for W-CDMA handoff searching.
[Background]
[0002]
Wireless communication systems are widely used to provide various types of communication such as voice and data. These systems may be based on code division multiple access (CDMA), time division multiple access (TDMA), or other modulation techniques. CDMA systems offer certain advantages over other types of systems, including increased system capacity.
[0003]
The CDMA system consists of (1) “TIA / EIA-95-B mobile station-base station compatibility standard for dual-mode wideband spread spectrum cellular systems” (IS-95 standard) and (2) “3rd generation partnership project ( 3rd Generation Partnership Project) ”(3GPP) and includes a set of document numbers 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213, and 3G TS 25.214 The standard (W-CDMA standard) embodied in the document and (3) C.S0002 for a cdma2000 spread spectrum system provided by a consortium called “3rd Generation Partnership Project 2” (3GPP2) -C.S0002-A Physical Layer Standard for c dma2000 Spread Spectrum Systems), "C.S0005-A Upper Layer (Layer 3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems", and C. S0024 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification (cdma2000 standard) and (4) one or more CDMA standards such as other standards to support It may be designed to.
[0004]
Pseudo random noise (PN) sequences are commonly used in CDMA systems to spread transmitted data including transmitted pilot signals. The time required to transmit the signal value of the PN sequence is known as the chip, and the rate at which the chip changes is known as the chip rate. A CDMA receiver generally uses a rake receiver. A rake receiver typically receives one or more searchers for locating direct and multipath pilots from one or more base stations and information signals from these base stations. And two or more multipath demodulators (finger) for combining.
[0005]
The requirement that the receiver must adjust its PN sequence to that of the base station is inherent in the design of direct sequence CDMA systems. For example, in IS-95, each base station / subscriber unit uses the exact same PN sequence. The base station identifies itself from other base stations by inserting a unique time offset in its PN sequence generation (all base stations are offset by an integer multiple of 64 chips). A subscriber unit communicates with a base station by assigning at least one finger to the base station. The assigned finger must insert an appropriate offset into its PN sequence to communicate with its base station. The IS-95 receiver uses one or more searchers to locate pilot signal offsets, thereby using those offsets for receiving finger assignments. Since the IS-95 system uses a single set of in-phase (I) and quadrature (Q) PN sequences, one method of pilot positioning is internally generated until one or more pilot signals are positioned. Simply searching the entire PN space by correlating the resulting PN sequence with different offset hypotheses.
[0006]
Other systems, such as W-CDMA systems, differentiate base stations that each use a unique PN code, known as the primary scrambling code. The W-CDMA standard defines two Gold code sequences for scrambling the downlink, one for in-phase component (I) and one for quadrature (Q) It is for. Both I and Q PN sequences are broadcast via cells without data modulation. This broadcast is called a common pilot channel (CPICH). The generated PN sequence is cut to a length of 38,400 chips. The period of 38,400 chips is called a radio frame. Each radio frame is divided into 15 equal sections called slots.
[0007]
It is possible to search for W-CDMA base stations in the manner described above for the IS-95 system. That is, the entire PN space is searchable by offset (38,400 of them) for each of the 512 primary codes. However, this is not practical because of the excessive time that such a search takes. Instead, the W-CDMA standard calls the base station to transmit two additional synchronization channels and a primary and secondary synchronization channel to assist in the efficient search for subscriber units. As a result, the W-CDMA search can be performed in three steps and is described in more detail below.
[0008]
For initial acquisition, the three-step W-CDMA search provides a significant performance increase in terms of reducing search time for the impractical alternative of searching the entire PN space for each scrambling code. If the primary scrambling code of the neighboring base station is known, the handoff search can be successfully performed using either of two methods, each identified in more detail below, It shows certain drawbacks regarding search time.
[0009]
Search time is an important criterion in judging the quality of a CDMA system. A reduction in search time means that searches can be performed more frequently. Thus, the subscriber unit can often send and receive good signals with reduced transmission power by both the base station and the subscriber unit by locating and accessing the best available cell more frequently. This in turn increases the capacity of the CDMA system (with respect to either increasing users or support for higher transmission rates, or both).
[0010]
Reduced search time is also advantageous when the subscriber unit is in idle mode. In idle mode, the subscriber unit is not actively transmitting or receiving voice or data, but is regularly monitoring the system. In idle mode, the subscriber unit may remain in a low power state when not monitoring. By shortening the search time, the subscriber unit can reduce the monitoring time and increase the low power state time, thereby reducing power consumption and increasing standby time.
[0011]
The benefits of reduced search time are obvious, and several problems associated with searching in asynchronous systems such as W-CDMA, including handoff search, have been highlighted. Thus, there is a need in the art for improved search techniques for asynchronous systems, including handoff search.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[0012]
[Overview]
The embodiments disclosed herein illustrate the need for improved handoff search in asynchronous systems such as W-CDMA. In one aspect, a two-step search procedure is used when a list of neighbor codes is known. In the first step, the received signal is correlated by a slot timing code to locate one or more pilots and their associated slot boundaries. In the second step, the received signal is correlated by each of the code lists at the slot boundaries identified by the pilot in the first step to identify the pilot code and the frame timing associated with each pilot. Various other aspects of the invention are also shown. These aspects have the advantage of reduced search times resulting in increased acquisition speed, higher quality signal transmission, increased data throughput, reduced power, and improved overall system capacity.
[0013]
The present invention provides methods and system elements that implement various aspects, embodiments, and features of the invention, as described in more detail below.
[0014]
The features, nature, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the drawings. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same parts.
[0015]
[Detailed description]
FIG. 1 is an illustration of a
[0016]
According to the implemented CDMA system, each
[0017]
Specifically, the examples used in describing the present invention are base stations as signal transmitters and subscriber units as receivers and acquirers of those signals, ie signals on the forward link. Those skilled in the art will appreciate that base stations as well as subscriber units are provided for transmitting the data described herein, and that aspects of the invention apply to these situations as well. The term “exemplary” is used herein generically to mean “is an example, instance, or illustration”. Any embodiment described herein as "exemplary" is not necessarily configured as preferred or advantageous over other embodiments.
[0018]
Recall that a W-CDMA search can be performed using a three-step procedure. In
[0019]
In step 2, the subscriber unit retrieves the secondary synchronization code (SSC) that forms the secondary synchronization channel. There are 16 256-chip SSCs. The base station transmits 15 SSCs per frame (one SSC for each slot). There are 64 unique sequences of 15 SSCs, each sequence associated with one of the 64 scrambling code groups. Each base station transmits one SSC with a PSC in the first 256 chips of each slot (each of the 16 SSCs and the PSC are orthogonal). A set of 64 SSC sequences are selected to be comma free, ie any sequence is either a cyclic shift of another sequence, or any non-obvious one of its own Not equal to circular shift. Because of this nature, when a subscriber unit determines the sequence of SSCs transmitted in any 15 consecutive slots, it can determine both the frame timing and which of the 64 SSC sequences were transmitted. The scrambling code group to which the base station belongs can be identified. Since each scrambling code group has 8 codes, the number of candidates is reduced to 8.
[0020]
In step 3, the eight scrambling code candidates identified in step 2 must be searched to determine which is the correct code. This is performed by accumulating energy for multiple chips, performing a chip-by-chip correlation similar to the process described for IS-95 until a decision is made.
[0021]
Once the three-step search procedure has been completed and the base station has been acquired, the search task is still in progress. For example, neighboring base stations must be searched periodically to determine which, if any, is suitable for handoff. Already acquired base stations can provide a list of potentially accessible base stations, known as a neighbor list. Furthermore, the primary scrambling code of the base station in the neighbor list can be identified. That is, in the synchronization system, the reference with which the frame timing of the base station is synchronized in a system that performs adjacent search such as IS-95 and cdma2000 is very fast. This is because only a small window around the known frame boundary of each base station needs to be searched. However, in asynchronous systems such as W-CDMA, knowledge of neighbor lists and associated scrambling codes is not sufficient because the frame timing is unknown. A search still has to be performed to find asynchronous neighbor base stations. While searching for neighboring base stations while one or more base stations have already been acquired, one of the purposes of such searching is referred to herein as handoff searching because it facilitates handoff. The However, the term handoff search is not limited to situations where a handoff actually occurs.
[0022]
Two straightforward procedures for obtaining the frame timing of neighboring base stations include those referred to above. One procedure is to search the entire space of 38,400 chips for each scrambling code. For each hypothesis, the subscriber unit needs to integrate a certain number of chips in order to increase the likelihood of detection by reducing the average of the noise. Although impractical for initial acquisition, this method is useful when the number of scrambling codes as contained in the neighbor list is relatively small.
[0023]
The second method is to execute the above three-step search procedure. First, slot timing is obtained by searching the PSC. Secondly, the frame timing is obtained by searching the SSC as well as narrowing the scrambling code to a maximum of one of the eight hypotheses. In some cases, because the neighbor list is relatively small and therefore the number of potential scrambling codes is a subset of the total number of scrambling codes, SSC learning identifies which scrambling codes are being transmitted. Enough to do. Alternatively, at least one set of hypotheses may be reduced from the eight identified by the SSC sequence. Third, for each remaining hypothesis, the subscriber unit searches for a scrambling code in a small window around the frame boundary identified in the second step. Each step search requires the subscriber unit to integrate a certain number of chips to lower the noise average and increase the likelihood of detection.
[0024]
There are certain drawbacks to using either of the above two methods, which affects the total search time required for handoff search. Since the first method searches for 38,400 hypotheses, the chance of false detection due to noise increases. As described above, to address this, the subscriber unit integrates multiple chips to achieve the desired level of likelihood. This type of integration may require a neighbor search containing multiple frames. Furthermore, in handoff searches, generally only a few strongest neighbors are desirable. However, the use of the first method requires a search of the entire neighbor list to detect a few strongest cells. That is, the search time is linearly scaled by the total number of adjacent cells, not the strongest number of adjacent cells.
[0025]
The second method does not have the disadvantage of requiring a full neighbor list search to identify a small number of strong candidates. This is because the strongest PSC received in
[0026]
Various embodiments of the present invention combine aspects of the two search methods described above to perform a handoff search that avoids the disadvantages of using only one of the methods. FIG. 2 shows a flowchart of one such embodiment method for performing a handoff search. In
[0027]
The first step shown in
[0028]
The second step shown in
[0029]
If the signal detected in
[0030]
FIG. 3 shows an embodiment of
[0031]
In
[0032]
FIG. 4 shows an embodiment of
[0033]
In
[0034]
Step 420 is nested within
[0035]
In each round of
[0036]
Step 430 is nested within
[0037]
Step 440 is nested within
[0038]
The advantages of searching the window around the slot boundary include offset changes due to Doppler or drift, uncertainty about the exact slot timing, and mitigation against multipath signal positioning corresponding to a single base station. . However, an increase in window size results in an increase in search time. This embodiment can be deployed without windowing (ie, a window size of 1) and step 440 becomes a single correlation step. Any window size may be used within the scope of the present invention.
[0039]
Step 440 can end at any time during the window search if the offset is positioned with sufficient energy. The end of the search naturally reduces the search time. Various other termination algorithms will be apparent to those skilled in the art, such as terminating the window search once a predetermined number of multipath signals are positioned above the threshold. Alternatively, the entire window may be searched without determining whether the pilot is positioned. After the window search is complete, a decision on the detection of one or more pilots and associated multipath signals is made using a peak detection and / or classification process with energy calculated from each hypothesis in the window.
[0040]
FIG. 5 shows a flowchart detailing the second step embodiment of the two-
[0041]
The process begins at
[0042]
At
[0043]
At decision block 512, if k is not equal to K, the additional code remains for testing on pilot j. Proceeding to block 520, a nested
[0044]
In
[0045]
In
Further, one pilot may be received with multiple offsets due to multipath propagation, but only that one pilot is transmitted using code k. In testing on any of the remaining J pilots, there are various techniques to eliminate the need for code k search once positioned. As a result, subsequent search steps may require fewer code searches and the net search time is reduced.
[0046]
If each of the J pilots to be tested comes from a unique base station, code k is positioned for pilot j. There is no need to search for the code k in subsequent pilots. However, it is possible that two or more of the strongest pilots located in
[0047]
Another alternative is to size the search window to include the full offset needed to cover the maximum spread spread for the propagation environment. Using this alternative, code k is tested against all possible multipath pilots during one window search. Thus, any of the J pilots remaining to be tested that are actually multipath components of pilot j (and therefore also use code k) are identified during the window search, followed by code k. Excluded from all searches. Further, if code k is positioned at another offset in the search window and that offset corresponds to one of the J pilots remaining to be tested, that pilot is at least one code Is associated with the code k. In this case, the option (not shown in FIG. 5) is to reduce the total search time by removing subsequent pilots from the list and incrementing J by one. This option is used when it is not desirable to retrieve multiple codes corresponding to a single pilot, as described above.
[0048]
In yet another alternative, if code k is not detected at the slot boundary detected in
[0049]
Proceed to block 536 to remove code k from the list of K adjacent codes being tested. If the existing scheme is used to maintain a track of K codes, the remaining codes should be shifted down to one. K may then be decremented by one. Since the remaining code is shifted, it is not necessary to increment k, if any, as already indicated in the next code to be tested. Various other loop and index schemes known in the art may be substituted for the exemplary loop of this embodiment. These substitutions are within the scope of the present invention. Here K is smaller than before, and each subsequent use of
As described above, this embodiment may be configured to search for additional codes for the first code k if it is associated with a single pilot. This is illustrated in FIG. 5, where the flow proceeds from
[0050]
If at decision block 532 w is not equal to W, proceed to step 538 to test offset w, slot i, code k, and pilot j. This is done by correlating the incoming I and Q samples with the code k at the offset determined by calculating the offset j + 2560 (i) + w. The offset j is an offset corresponding to the pilot j determined in the
[0051]
An alternative of
[0052]
Yet another alternative for making a pilot detection decision is to combine the energy from multiple detected multipath components corresponding to code k and compare the combined energy to a threshold. If the binding energy exceeds the threshold, the pilot is detected even if the multipath signal component does not exceed the required threshold.
[0053]
FIG. 6 shows an embodiment of the
[0054]
FIG. 7 illustrates an embodiment of the
[0055]
Various blocks are in communication with the
[0056]
It should be noted that in all the above embodiments, the method steps can be interchanged without departing from the scope of the present invention.
[0057]
Those of skill in the art will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, commands, information, signals, bits, symbols, and chips that may be referenced throughout the above description are represented by voltage, current, electromagnetic wave, magnetic field or particle, light field or particle, or combinations thereof. May be.
[0058]
Those skilled in the art further appreciate that the various illustrative logic blocks, modules, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein are implemented as electronic hardware, computer software, or a combination of both. You will recognize that you may. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various example components, blocks, modules, circuits, and steps have been outlined in terms of their functionality. Whether such functionality is realized by hardware or software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. The skilled person can implement the functionality described above in a variety of ways for each particular application, but such implementation decisions should not be construed as deviating from the scope of the invention.
[0059]
Various exemplary logic blocks, modules, and circuits described in connection with the embodiments disclosed herein may be general purpose processors, digital signal processors (DSPs), application specific integrated circuits (ASICs), field programmable. Realized or implemented by a gate array (FPGA) or other programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or combinations thereof designed to perform the functions described herein. Good. A general purpose processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. The processor may also be implemented as a combination of computing devices, such as a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors associated with a DSP core, or other such configuration.
[0060]
The method or algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented directly in hardware, in software modules executed by a processor, or in a combination of the two. A software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM, or other form of storage medium known in the art. An exemplary storage medium is coupled to the processor such that the processor can read information from, and write information to, the storage medium. In the alternative, the storage medium may be integral to the processor. The processor and the storage medium may reside in an ASIC. The ASIC may be present in the user terminal. In the alternative, the processor and the storage medium may reside as discrete components in a user terminal.
[0061]
The above description of the disclosed embodiments enables those skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, there is no intention to limit the invention to the embodiments shown herein, but to allow for a maximum range consistent with the principles and novel features disclosed herein.
[Brief description of the drawings]
[0062]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a wireless communication system capable of supporting a large number of users.
FIG. 2 shows a two-step handoff search method.
FIG. 3 shows a detailed embodiment of the first step of the two-step handoff search method.
FIG. 4 shows a detailed embodiment of the second step of the two-step handoff search method.
FIG. 5 shows an embodiment of the second step of the two-step handoff search method with more detailed sub-steps.
FIG. 6 illustrates an embodiment of a subscriber unit configured in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates an embodiment of a searcher configured in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Claims (20)
受信信号をスロットタイミングコードによって相関して、それと関連する1つ以上のパイロットとスロット境界とを位置決めする;
該該該 該パイロットの各々に対するコードリスト中の各々によって受信信号を相関して、各パイロットと関連する該パイロットコードと該フレームタイミングとを識別する。、Search method, the search method comprises:
Correlating the received signal with a slot timing code to locate one or more associated pilots and slot boundaries;
A received signal is correlated by each in the code list for each of the pilots to identify the pilot code associated with each pilot and the frame timing. ,
各パイロットごとにパイロットテストを実行する、該パイロットテストは、下記を具備する:
該コードリストのコードごとにコードテストを実行すること、該コードテストは下記を具備する;
該パイロットに対応するスロットごとにスロットテストを実行する、該スロットテストは、エネルギー値を生成するために、該スロットに対応するオフセットでの期間にわたって該受信信号を該コードで相関することを具備する。The method of claim 1, wherein correlating the received signal with the code list comprises:
A pilot test is performed for each pilot, the pilot test comprising:
Performing a code test for each code in the code list, the code test comprising:
Performing a slot test for each slot corresponding to the pilot, the slot test comprising correlating the received signal with the code over a period at an offset corresponding to the slot to generate an energy value .
該閾値を超えている該エネルギーに対応する該スロット境界を、該スクランブリングコード用の該フレーム境界として使用することと、を備えている、請求項7に記載の方法。Further, the code corresponding to the energy exceeding the threshold is used as a scrambling code for demodulation, and the slot boundary corresponding to the energy exceeding the threshold is used as the scrambling code. Using the method as a frame boundary.
該スロット境界の周辺のオフセット仮説のウィンドウをテストすることを備えており、ここで、オフセット仮説ごとに、該受信信号はエネルギー値を生成する期間、該コードによって相関される、請求項6に記載の方法。The slot test further includes
7. The method of claim 6, comprising testing a window of offset hypotheses around the slot boundary, wherein for each offset hypothesis, the received signal is correlated by the code for a period of time to generate an energy value. the method of.
該閾値を超えるピークごとに、該対応するスロット境界を該スクランブリングコード用の該フレーム境界として使用すること、を備える請求項11に記載の方法。Further, for each peak exceeding the threshold, use the corresponding code as a demodulation scrambling code;
The method of claim 11, comprising using the corresponding slot boundary as the frame boundary for the scrambling code for each peak that exceeds the threshold.
該受信信号を、各パイロットの各々に対するコードリストで相関して、各パイロットと関連する該パイロットコードとフレームタイミングとを識別するための第2の相関器と、を備えるハンドオフ検索用サーチャ。A first correlator for correlating the received signal with a slot timing code to locate one or more pilots and slot boundaries associated therewith;
A hand-off searcher comprising: a second correlator for correlating the received signal with a code list for each of each pilot to identify the pilot code and frame timing associated with each pilot.
受信信号をスロットタイミングコードによって相関して、それと関連する1つ以上のパイロットとスロット境界とを位置決めするための相関手段;、
該パイロットの各々に対するコードリストの各々によって該受信信号を相関して、各パイロットに関連する該パイロットコードと該フレームタイミングとを識別するための相関手段。A subscriber unit for use in a CDMA system, including a searcher for handoff retrieval, the subscriber unit comprising:
Correlation means for correlating the received signal with a slot timing code to locate one or more associated pilots and slot boundaries;
Correlation means for correlating the received signal with each of the code lists for each of the pilots to identify the pilot code and the frame timing associated with each pilot.
受信信号をスロットタイミングコードによって相関して、それと関連する1つ以上のパイロットとスロット境界とを位置決めするための相関手段;、
該パイロットの各々に対するコードリストの各々によつて、該受信信号を相関して、各パイロットに関連する該パイロットコードと該フレームタイミングとを識別するための相関手段。W-CDMA system including a searcher for handoff search, the W-CDMA system comprises:
Correlation means for correlating the received signal with a slot timing code to locate one or more associated pilots and slot boundaries;
Correlation means for correlating the received signal with each of the code lists for each of the pilots to identify the pilot code and the frame timing associated with each pilot.
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